Американські інженери з Північно-Західного університету (Northwestern University) представили прототип розумних окулярів GlassTENG, який обходиться без акумулятора. Початкова ідея ґрунтується на простому спостереженні: людина моргає від 14 до 20 разів на хвилину, і вся енергія, що витрачається на цю дію, у звичайних умовах витрачається даремно. Дослідники вирішили використати її для живлення носимого ґаджета, який відстежує показники здоров'я прямо на обличчі користувача, не вимагаючи підзарядки та не змінюючи звичок людини.

Чому саме окуляри

«Обличчя людини — справжній скарб інформації про стан здоров'я, тому звичайні окуляри — ідеальний пристрій, що носиться», — пояснює керівниця проєкту Нівідіта Арора (Nivedita Arora). За її словами, існуючі трекери зазвичай стежать за частотою серцевих скорочень через зап'ястя, але їх доводиться не забувати одягати та знімати для підзарядки. В основу концепції лягло те, що приблизно половина людей уже носить окуляри: їх можна перетворити на носимий ґаджет без зміни способу життя.

Як окуляри отримують енергію

Джерелом живлення слугують не лише моргання, а й мімічні рухи — усмішка, стискання щелеп, підняття брів. За збір енергії відповідають трибоелектричні наногенератори (TENG) — мініатюрні пристрої, що збирають статичну електрику. Коли гнучкий датчик торкається шкіри обличчя та відокремлюється від неї, відбувається обмін електронами, що створює короткочасний електричний заряд. Датчики GlassTENG складаються з шарів, які під час руху обличчя стискаються і розтискаються, забезпечуючи механічну енергію, необхідну для роботи.

Три датчики та їхні завдання

На оправі розміщені три датчики. Перший знаходиться на переніссі поруч із кутовою артерією і стежить за пульсом, морганням та рухами брів; другий — на скроні над поверхневою скроневою артерією — відстежує пульс та активність щелепи; третій розташований ближче до вуха і фіксує жувальні рухи й стискання зубів. Кожна дія має свій «електричний відбиток»: пульс генерує найслабшу напругу — від 50 до 100 мВ, моргання та підняття брів — від 200 до 500 мВ, а інтенсивні рухи щелепи — до 1,5 В.

Точність та обмеження системи

Для перевірки використовували алгоритм машинного навчання, який аналізував сигнали від 20 добровольців. Точність визначення дій склала 93,8 %: скреготіння зубами розпізнавалося у 99 % випадків, стискання щелеп — у 96 %. Пульс перевіряли окремо у 10 учасників у стані спокою, і при порівнянні з нагрудним монітором середня похибка сенсора на окулярах склала 1,82 удару за хвилину. Система недосконала: вона може плутати розмову з прийомом їжі, оскільки в обох випадках задіяні щелепа і скроневий м'яз. Мовлення розпізнавалося правильно лише у 55 % випадків, а в 37 % система приймала його за трапезу.

Перспективи

Зібрані дані окуляри GlassTENG передають по Bluetooth на смартфон чи планшет. Автори проєкту мають намір зробити систему повністю автономною, що дозволить ґаджету працювати без зовнішніх джерел живлення та без необхідності періодичної підзарядки, характерної для більшості пристроїв, що носимо.